Όταν ο Σεπτίμιος Σεβήρος εξήγειρε διωγμό κατά των Χριστιανών, ο Ελευθέριος τον ήλεγξε θαρραλέα. Τότε διατάχθηκε ο μαρτυρικός θάνατός του, μαζί με τη μητέρα του Άνθια.
Οδήγησαν τον Άγιο Ελευθέριο μέσα στήν αρένα και άφησαν στην αρχή μια πεινασμένη και άγρια λέαινα και μετά ένα λιοντάρι να τον κατασπαράξουν. Τα θηρία πλησίασαν σαν ήμερα ζώα τον άγιο και του φιλούσαν τα πόδια δείχνοντας την αγάπη και την συμπάθεια τους (έφραξας στόματα λεόντων, εις ημερότητα αυτών μεταποιήσας την αγριότητα).
Βλέποντας ο αυτοκράτορας τη συμπεριφορά των λιονταριών και ακούοντας την ιαχή του πλήθους «μέγας ο Θεός των Χριστιανών» διέταξε τον αποκεφαλισμό του ομολογητή της πίστεως μέσα στην αρένα. Με την αποκοπή της κεφαλής έβαψε ο άγιος την αρχιερατική του στολή με το αίμα του μαρτυρίου. Ο σοφός Ελευθέριος κοσμημένος με το ιερατικό ένδυμα που έσταζε από το ποτάμι των αιμάτων του έτρεξε ευτυχισμένος στον Δεσπότη Χριστό.
Η συγκλονιστικότερη στιγμή από το μαρτύριο του Αγίου Ελευθερίου
Τη σκηνή του μαρτυρίου παρακολουθούσε η μητέρα του Ανθία. Έτρεξε τότε και αγκάλιασε το άψυχο σώμα του μάρτυρα και το καταφιλούσε, «ησπάζετο το γλυκύ τέκνον, η καλώς γεννησαμένη και θρεψαμένη». Εκείνη τη στιγμή οι άσπλαχνοι δήμιοι την αποκεφάλισαν και έτσι την οδήγησαν «εις ουρανίους θαλάμους» μαζί με τον υιό της.
Μαζί με τη μνήμη του Αγίου Ελευθερίου και της Αγίας Ανθίας τιμάται και εκείνη του Αγίου Κορέμμων, αλλά και των Αγίων δύο δημίων, οι οποίοι τον αποκεφάλισαν και ύστερα πίστεψαν στον Χριστό.